ZnO∶Cu的高压X射线衍射研究
  • 【摘要】

    采用同步辐射角散X射线衍射技术和金刚石对顶砧高压装置,使用体积比为16:3:1的甲醇、乙醇和水混合液作为传压介质,对晶粒尺寸为12 nm的Zn0.989 Cu0.011O进行了原位高压X射线衍射实验,最高压力为41.2 GPa.实验发现在室温下7.9 GPa压力附近,六角纤维锌矿结构(B4) Zn0.989 Cu0.011O发生了结构相变,转变为立方岩盐结构(B1).这一相转变压力比相同粒径的纯氧... 展开>>采用同步辐射角散X射线衍射技术和金刚石对顶砧高压装置,使用体积比为16:3:1的甲醇、乙醇和水混合液作为传压介质,对晶粒尺寸为12 nm的Zn0.989 Cu0.011O进行了原位高压X射线衍射实验,最高压力为41.2 GPa.实验发现在室温下7.9 GPa压力附近,六角纤维锌矿结构(B4) Zn0.989 Cu0.011O发生了结构相变,转变为立方岩盐结构(B1).这一相转变压力比相同粒径的纯氧化锌的相变压力降低了7 GPa (50%)左右.掺杂的Cu离子取代了氧化锌中Zn离子的位置,起到了促进新相成核的作用,这会导致相变势垒降低,促进相变的发生.采用Birch-Murnaghan方程对数据进行了拟合处理,固定B0=4,得到六角纤维锌矿结构(B4) Zn0.989 Cu0.011O的零压体模量B0=171±9 GPa,立方岩盐结构(B1) Zn0.989 Cu0.011O的零压体模量B0=259±8 GPa与文献报道的纯氧化锌大块材料相比二者均有所增加.结合晶格参数和晶格体积的数据,可以看出掺杂使得氧化锌晶格膨胀.掺杂进入晶格的Cu使氧化锌晶格能增加,压缩率降低,同时体模量变大.晶格能的增加与掺杂效应导致的成核势垒降低之间存在竞争,实验结果表明,成核势垒降低对Zn0.989 Cu0.011O的相变起主导作用,于是较低的压力就可以摧毁纤锌矿结构. 收起<<

  • 【作者】

    金云霞  张剑  崔啟良 

  • 【作者单位】

    吉林大学超硬材料国家重点实验室

  • 【会议名称】

    吉林大学第二届博士生学术论坛——理科

  • 【会议时间】

    2009-12-22

  • 【会议地点】

    长春

  • 【主办单位】

    吉林大学

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    半导体材料  掺铜氧化锌  结构相变特性  同步辐射角散X射线衍射技术